Questão 118 do ENEM 2019

Question

Grupos de pesquisa em todo o mundo vêm buscando soluções inovadoras, visando a produção de dispositivos para a geração de energia elétrica. Dentre eles, pode-se destacar as baterias de zinco-ar, que combinam o oxigênio atmosférico e o metal zinco em um eletrólito aquoso de caráter alcalino. O esquema de funcionamento da bateria zinco-ar está apresentado na figura.

Esquema de funcionamento de uma bateria zinco-ar conectada por fios a uma lâmpada acesa. À esquerda, há um eletrodo poroso com entrada de gás O2 e saída de OH-. Ao centro, uma membrana separadora. À direita, o eletrodo de zinco, de onde parte uma seta curva indicando a formação de Zn(OH)4^2-.

LI, Y.; DAI, H. Recent Advances in Zinc–Air Batteries. Chemical Society Reviews, v. 43, n. 15, 2014 (adaptado).

No funcionamento da bateria, a espécie química formada no ânodo é

A
\ce{H2 (g)}.
B
\ce{O2 (g)}.
C
\ce{H2O (l)}.
D
\ce{OH- (aq)}.
E
\ce{Zn(OH)4^2- (aq)}.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 118 do ENEM 2019

2º dia · Ciências da Natureza · H25 · Química: Pilhas e potencial de redução

Grupos de pesquisa em todo o mundo vêm buscando soluções inovadoras, visando a produção de dispositivos para a geração de energia elétrica. Dentre eles, pode-se destacar as baterias de zinco-ar, que combinam o oxigênio atmosférico e o metal zinco em um eletrólito aquoso de caráter alcalino. O esquema de funcionamento da bateria zinco-ar está apresentado na figura.

Esquema de funcionamento de uma bateria zinco-ar conectada por fios a uma lâmpada acesa. À esquerda, há um eletrodo poroso com entrada de gás O2 e saída de OH-. Ao centro, uma membrana separadora. À direita, o eletrodo de zinco, de onde parte uma seta curva indicando a formação de Zn(OH)4^2-.

LI, Y.; DAI, H. Recent Advances in Zinc–Air Batteries. Chemical Society Reviews, v. 43, n. 15, 2014 (adaptado).

No funcionamento da bateria, a espécie química formada no ânodo é

A
\ce{H2 (g)}.
B
\ce{O2 (g)}.
C
\ce{H2O (l)}.
D
\ce{OH- (aq)}.
E
\ce{Zn(OH)4^2- (aq)}.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Em uma pilha (bateria), o ânodo é o eletrodo onde ocorre a oxidação, ou seja, onde a espécie perde elétrons. O cátodo é onde ocorre a redução.

A figura mostra dois eletrodos:

No eletrodo poroso, entra \ce{O2} e saem íons \ce{OH-}. O oxigênio ganha elétrons (seu Nox diminui de 0 para -2): \ce{O2 + 2 H2O + 4 e- -> 4 OH-}. Isso é redução, logo esse é o cátodo.
No eletrodo de zinco, o metal (\text{Nox} = 0) vira \ce{Zn(OH)4^2-}, em que o zinco tem Nox +2. O zinco perde elétrons, e isso é oxidação: \ce{Zn + 4 OH- -> Zn(OH)4^2- + 2 e-}. Esse é o ânodo.

Os elétrons liberados no zinco percorrem o fio, acendem a lâmpada e chegam ao eletrodo poroso, onde reduzem o \ce{O2}.

Portanto, a espécie formada no ânodo (eletrodo de zinco) é o íon \ce{Zn(OH)4^2-}, indicado pela seta que sai do eletrodo de zinco na figura.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa D engana quem confunde os eletrodos: \ce{OH-} é produto do cátodo, enquanto o ânodo (zinco) forma \ce{Zn(OH)4^2-}.

Por que as outras alternativas estão erradas

A\ce{H2} não participa do esquema da bateria; não aparece na figura nem nas semirreações.
B\ce{O2} é o reagente que entra e é consumido no cátodo, não é formado.
CA água é reagente na redução do oxigênio (cátodo) e não é a espécie indicada como produto no zinco.
D\ce{OH-} é formado no cátodo (eletrodo poroso), onde ocorre a redução, e não no ânodo.

Assuntos: Pilhas e potencial de redução, Reações de oxirredução e balanceamento redox.

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Questão 118 no caderno Azul do ENEM 2019

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